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澳大利亞與俄羅斯科學(xué)家首度研發(fā)出可以透過(guò)光來(lái)控制特性的超材料(metamaterial)。這種新型的超材料是由包含電子線(xiàn)圈加上光電二極管(photo diode)的金屬共振器所組成，未來(lái)可望應用在雷達與通訊系統上。 10年前登場(chǎng)的超材料具有次波成的人造周期性結構，結構中包含微小的金屬棒與金屬環(huán)，在于特定波長(cháng)范圍內的電磁波照射下，能產(chǎn)生不尋常的反應，例如讓光朝反方向偏折的負折射率(negative refractive index)�？茖W(xué)家已利用這種特性制作出超級透鏡(superlens)，能將光聚焦至比波長(cháng)還小的區域，使光學(xué)顯微鏡的分辨率突破繞射極限。另一種應用則是所謂的隱形斗蓬(invisible cloak)。 超材料通常有固定的結構，因此制成之后無(wú)法調整其特性。然而就在最近，由Ilya Shadrivov及Yuri Kivshar所領(lǐng)導的國立澳洲大學(xué)及國立信息、機械及光學(xué)研究大學(xué)(SPbNRU ITMO)研究團隊，找到一個(gè)破解的方法。他們制作的超材料不單是以往的簡(jiǎn)單金屬圖樣，而是包含線(xiàn)圈與光電二極管。 該團隊的超材料是以類(lèi)似制作印刷電路板的方式，在金屬板上制作銅質(zhì)隙環(huán)共振器(split-ring resonator, SRR)數組。SPR由兩個(gè)有缺口的銅環(huán)構成，半徑為3.25 mm、幅寬0.5 mm、厚30 μm，間距為1 mm。兩個(gè)銅環(huán)都有0.4 mm的缺口，內置光電二極管及線(xiàn)圈。他們隊利用光電二極管照光所產(chǎn)生的電壓來(lái)改變超材料的共振頻率，因此得以調制材料的折射率，進(jìn)而控制通過(guò)樣品的微波偏折的方向。 Shadrivov表示，根據他們的設計，若以強度隨空間變化的光照射SPR數組，還能以不均勻的方式改變超材料的特性。這點(diǎn)可望用來(lái)制造可重新設定的碟型天線(xiàn)或反射鏡(例如改變焦點(diǎn)或反射率)，以便在不同波長(cháng)下操作。此種新結構可以用來(lái)制作能強烈吸收光的材料，或是特性能重新設定的隱形斗蓬。詳見(jiàn)Phys. Rev. Lett. 109, p.083902 (2012)。 
光控超材料 |
